一種自供式汙水源熱泵系統的製作方法

2023-07-13 23:31:01 1

本發明屬於節能環保技術領域，特別涉及一種自供式汙水源熱泵系統。

背景技術：

目前行業中的汙水源熱泵系統，都是從市政汙水乾渠取水，施工難度大，取水和退(排)水設施都是在項目用地紅線外施工，審批手續複雜，影響工期。如圖1所示，是傳統的汙水源熱泵系統的整體結構及布置示意圖，07是項目用地紅線，其他設施中，提水井01、退水井02、汙水供水管03、汙水退(排)水管04均需要布置在項目用地紅線07以外，審批手續複雜周期長，另外用地紅線外涉及其他專業工程多，協調量大，施工複雜，所需成本高；所述汙水乾渠05的位置是固定的(屬於市政工程)，有些項目距離汙水乾渠較遠或乾渠與項目之間有障礙物，將無法採用汙水源熱泵；熱泵機房06基本是在紅線內，施工、協調等各方面比較方便；此外，傳統的汙水源熱泵系統中汙水換熱器佔用熱泵機房面積大，影響整體建築布局或增加投資。

技術實現要素：

本發明的目的是為了克服在項目用地紅線外施工的各種困難，同時使工期得到保證，提供了一種自供式汙水源熱泵系統；採用本發明系統，完全在項目用地紅線內部施工，實施方便、無需審批，工期可以保證；其次，本系統減小熱泵機房佔地面積，降低投資，增加了汙水源熱泵系統的應用範圍，另外，本系統增加了輔助熱源，保證系統運行的穩定性。

本發明提出的一種自供式汙水源熱泵系統，該系統包括熱泵機組、熱水循環泵、中介水循環泵、熱泵機組熱水側進出口閥門組、熱水回水管、熱水供水管、中介水回水管、中介水供水管，其特徵在於，還包括管道式汙水換熱器、蓄能水罐、輔助熱源、輔助熱源回水管、輔助熱源供水管、輔助熱源進出口閥門組，所述輔助熱源進出口閥門組和熱泵機組熱水側進出口閥門組各包括一個出口閥和一個進口閥；所述各部件的連接關係為：

熱水回水管的一端通過熱水循環泵、熱泵機組熱水側進出口閥門組的進口閥與熱泵機組的熱水進口相連接，熱水回水管的另一端與用戶端的回水主管道連接；熱泵機組的熱水出口通過熱泵機組熱水側進出口閥門組的出口閥與熱水供水管的一端相連接，熱水供水管的另一端與用戶端的用水器具連接；

中介水回水管的一端通過中介水循環泵與熱泵機組的冷水進口相連接，熱泵機組的冷水出口通過中介水供水管與管道式汙水換熱器的進水口相連接，管道式汙水換熱器的出水口通過蓄能水罐與中介水回水管的另一端相連接；

輔助熱源的進水口通過輔助熱源回水管、輔助熱源進出口閥門組的進口閥與熱水回水管相連接，輔助熱源的出水口通過輔助熱源供水管、輔助熱源進出口閥門組的出口閥與熱水供水管相連接。

本發明的特點及有益效果：

本發明通過熱泵機組、管道式汙水換熱器等裝置回收建築物自身排放汙水中的低品位熱能，在為建築製取生活熱水，用於洗浴等生活用途的同時，降低了對其他能源的消耗。對於規模大的住宅小區，汙水排放量大，回收餘熱也可以為局部單體建築供暖、製冷；採用本發明系統，完全在項目內部完成，無需審批，實施非常方便。另外，本系統裝置增加了輔助熱源，保證系統運行的穩定性。

附圖說明

圖1是傳統的汙水源熱泵系統的整體結構及布置示意圖。

圖2是本發明系統的整體結構示意圖。

圖3(a)是本發明管道式汙水換熱器位於非節點處的結構示意圖；圖3(b)是本發明管道式汙水換熱器位於節點處的結構示意圖。

具體實施方式

本發明提出的一種自供式汙水源熱泵系統，結合附圖及實施例詳細說明如下：

本發明自供式汙水源熱泵系統，結構如圖2所示，該系統主要包括：熱泵機組1、熱水循環泵2、中介水循環泵3、管道式汙水換熱器4、蓄能水罐5、輔助熱源6、輔助熱源進出口閥門組7(進口閥、出口閥各一個，同時開或關)、熱泵機組熱水側進出口閥門組8(進口閥、出口閥各一個，同時開或關)、熱水回水管10、熱水供水管11、中介水回水管16、中介水供水管17、輔助熱源回水管20、輔助熱源供水管21；分別從熱水側、中介水側和輔助熱源側描述上述部件的連接關係：

熱水側：熱水回水管10的一端通過熱水循環泵2、熱泵機組熱水側進出口閥門組8的進口閥與熱泵機組1的熱水進口12相連接；熱泵機組1的熱水出口13通過熱泵機組熱水側進出口閥門組8的出口閥與熱水供水管11的一端相連接；熱水供水管11的另一端與用戶端的用水器具連接，熱水回水管10的另一端與用戶端的回水主管道連接；

中介水側：中介水回水管16的一端通過中介水循環泵3與熱泵機組1的冷水進口14相連接；熱泵機組1的冷水出口15通過中介水供水管17與管道式汙水換熱器4的進水口18相連接；管道式汙水換熱器4的出水口19通過蓄能水罐5與中介水回水管16的另一端相連接；

輔助熱源側：輔助熱源6的進水口22通過輔助熱源回水管20、輔助熱源進出口閥門組7的進口閥與熱水回水管10相連接；輔助熱源6的出水口23通過輔助熱源供水管21、輔助熱源進出口閥門組7的出口閥與熱水供水管11相連接。

所述管道式汙水換熱器4的結構如圖3(a)所示，該換熱器由多個管道式換熱器單元依次拼接而成，每個管道式換熱器單元的長度不小於2m，每個管道式換熱器單元均由給排水內管41和套在該給排水內管41外側的中介水外套管42組成，該給排水內管41的長度大於其外側中介水外套管42的長度，該給排水內管兩端敞開且設有法蘭連接件44，該中介水外套管42的兩端均封閉且與給排水內管41的側壁外固定連接，該中介水外套管42側壁上下端部兩側分別設有進水口、出水口；中介水外套管42管壁與給排水內管41管壁之間設有間距，該間距不小於5mm；相鄰管道式換熱器單元的兩個給排水內管41上下埠通過法蘭連接件44相連；相鄰管道式換熱器單元的兩個中介水外套管42的進水口與出水口通過設有法蘭連接件44的中介水外套管連接管43連通；位於兩個終端的管道式換熱器單元內中介水外套管42的進水口18、出水口19分別與中介水供水管17、蓄能水罐5相連。

當所述管道式換熱器單元位於需要連接衛生器具、三通或彎頭等節點處時(如圖3(b)所示)，該管道式汙水換熱器還包括一個或多個給排水管45，該給排水管45兩端敞開且設有法蘭連接件44，通過法蘭連接件44連接在所述相鄰管道式換熱器單元的兩個給排水內管41之間，該給排水管45側壁設有連接管接口，用於連接所需的衛生器具、三通或彎頭節點；位於該給排水管45兩端的管道式換熱器單元中的中介水外套管42仍然通過設有法蘭連接件44的中介水外套管連接管43連接，即利用該中介水中間連接管43跨過所述各節點，保證該管道式汙水換熱器內中介水的循環暢通。

管道式汙水換熱器4的安裝方式可以根據實際情況確定，用於排水立管時可以垂直安裝，用於水平管道時可以水平安裝；安裝位置可以是建築管井內或吊頂內。所述各個管道式換熱器單元的長度、給排水管45的長度、中介水外套管42管壁與給排水內管41管壁的間距根據項目實際情況計算確定；管道式汙水換熱器4的規格取決於給排水內管41，根據項目特點設計給排水內管41的尺寸及中介水外套管42管壁與給排水內管41管壁之間的間距，計算確定中介水外套管42及中介水外套管連接管43的直徑；具備安裝管道式汙水換熱器條件的管段，其給排水內管41最小直徑不小於DN50(管徑如果太小，生產加工沒有問題，但是餘熱資源有限，沒有回收價值，且多為支管，安裝空間有限)。

本發明的工作原理：

熱泵機組2通過中介水和管道式汙水換熱器4來吸收汙水中的低品位熱能，用於加熱生活熱水。

本發明的具體工作流程為：

用戶端回水主管道內的生活熱水回水通過回水管10、熱水循環泵2、熱泵機組熱水側進出口閥門組8的進口閥從熱泵機組1的熱水進口12進入熱泵機組1，該生活熱水回水在熱泵機組1中升溫後，從熱泵機組1的熱水出口13流出，通過熱泵機組熱水側進出口閥門組8的出口閥、熱水供水管11供給用戶端，與其用水器具連接；利用熱水循環泵2的動力，通過熱水回水管10、熱泵機組熱水側進出口閥門組8、熱水供水管11，實現熱水在用戶端與熱泵機組1之間的循環加熱；中介水從管道式汙水換熱器4的出水口19流出，通過蓄能水罐5、中介水回水管16、中介水循環泵3進入熱泵機組1的冷水進口14，中介水中的熱量被熱泵機組1吸收後溫度降低，然後從熱泵機組1的冷水出口15流出，降溫後的中介水通過中介水供水管17從管道式汙水換熱器4的進水口18流入管道式汙水換熱器4，在管道式汙水換熱器4中，中介水與汙水進行換熱，汙水的熱量傳遞給中介水，中介水升溫後從管道式汙水換熱器4的出水口19流出，完成下一次循環；中介水的循環動力來自於中介水循環泵3。

在實際應用中，汙水的流量不穩定，隨用戶端的變化而變化，熱水的用量也不穩定，為了保證供給與需求的平衡，防止熱泵機組頻繁啟動，利用蓄能水罐5來增加中介水的水容量；當汙水的流量大，熱水的需求量小時，多餘的熱量可以儲存在蓄能水罐5中；當汙水流量小，熱水需求量大時，不足部分可以由蓄能水罐5提供，保證了供需的動態平衡，使本發明系統運行穩定。

汙水的熱量通過中介水傳給熱泵機組1，在排汙的過程中回收熱量，用於加熱生活熱水，滿足項目自身熱水需求，實現了熱水能源消耗的自供給。根據項目的特點，為了提高熱水供應的穩定性，增加了輔助熱源6，通過輔助熱源進出口閥門組7和熱泵機組熱水側進出口閥門組8，在輔助熱源6與熱泵機組1之間轉換。具體轉換模式：當管道式汙水換熱器4出水口19的中介水溫度低於5℃時，開啟輔助熱源進出口閥門組7、打開輔助熱源6，關閉熱泵機組1、熱泵機組熱水側進出口閥門組8，完成由熱泵機組1運行變為由輔助熱源6運行的轉換；當管道式汙水換熱器4出水口19的中介水溫度高於10℃時，開啟熱泵機組熱水側進出口閥門組8、熱泵機組1，關閉輔助熱源6、輔助熱源進出口閥門組7，完成由輔助熱源6運行變為由熱泵機組1運行的轉換。

本發明主要部件的實施方式詳細說明如下：

1、循環泵、熱泵機組為常規的標準產品，根據使用條件不同有很多型號可供選擇；

2、管道式汙水換熱器中的給排水內管，常用規格DN50、DN70、DN80、DN100、DN125、DN150、DN200；

3、蓄能水罐，材質為碳鋼或不鏽鋼，容積根據項目工況計算確定，按壓力容器的標準進行製造；

4、熱水管道可以採用鍍鋅鋼管、PP-R、PE-RT等材質；中介水管道可以採用焊接鋼管、無縫鋼管、鍍鋅鋼管等材質。管徑根據項目工況計算確定，各種國標管徑均可採用。